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奥坤鑫:浅谈等离子体的单粒子运动
2016.06.25
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  【奥坤鑫OKSUN】等离子体的单粒子运动主要研究单个带电粒子在外磁场中的运动。在均匀恒定磁场中,带电粒子运动很简单。
 
  平行磁场的是等速运动,垂直磁场的是绕磁力线的圆运动(拉莫尔圆),即带电粒子的回旋运动。
 
  如果除磁场外,还有其他外力F,则粒子除沿磁场运动外,在垂直磁场方向,一面作回旋运动,一面作漂移运动。漂移运动是拉莫尔圆的圆心(即导向中心)垂直于磁场的运动,可以由静电力或重力引起。对于非均匀磁场,漂移也可以由磁场梯度和磁场的曲率等引起。
 
  【等离子Plasma】静电力引起的正负电荷的漂移相同,因而不形成电流。而非静电力引起的正负电荷的漂移是相反的,会形成电流。
 
  当磁场随时间及空间变化十分缓慢时,可以把粒子运动看成是回旋运动和导向中心运动的叠加。为使问题简化起见,可以不考虑快速的回旋运动而只考虑导向中心的运动,这就是漂移近似。在粒子轨道理论中,主要就是采用漂移近似来研究粒子的运动。
 
  在缓变磁场中,有三个绝热不变量,其中比较重要的一个是粒子的磁矩 是垂直于磁场B的速度分量,m是质量。这个性质和带电粒子在磁力作用下动能不变,使得带电粒子会被一定形态的非均匀磁场约束住。例如地磁场就能约束带电粒子形成地球辐射带(范艾伦带)。受控热核聚变的磁镜装置也是利用了这个性质来约束等离子体的。【等离子表面活化


 
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